Medidor de nível ultrasónico: princípio, selecção

1, Princípio de medição: a lógica central do método de diferença de tempo para medição de distância
       O princípio de funcionamento do medidor de nível ultrassônico pode ser resumido como "método de alcance por eco". O instrumento é controlado por um microprocessador e emite pulsos ultrassônicos de alta frequência em direção à superfície do líquido medido por meio de um transdutor (sonda). Após as ondas sonoras serem refletidas pela superfície do líquido, os ecos são recebidos pelo mesmo transdutor e convertidos em sinais elétricos. O sistema calcula a distância do sensor até a superfície do líquido com base na diferença de tempo entre a emissão e a recepção das ondas sonoras, combinada com a velocidade de propagação das ondas sonoras no meio. A expressão matemática é: S=C × T/2, onde S é a distância, C é a velocidade do som e T é o tempo de propagação.
       Vale ressaltar que os pulsos emitidos pelo transdutor ultrassônico possuem uma determinada largura, o que faz com que as ondas emitidas e as ondas refletidas se sobreponham e se tornem irreconhecíveis na área mais próxima da sonda, o que é chamado de "zona cega de medição". A zona cega é um parâmetro rígido que deve ser cuidadosamente considerado na seleção — a altura de instalação deve ser maior do que a zona cega, caso contrário não será possível realizar a medição normalmente. Além disso, a velocidade do som é afetada por fatores como temperatura e densidade do meio. Instrumentos inteligentes modernos geralmente possuem sensores de temperatura integrados para compensação de velocidade, garantindo a precisão da medição.

2, Principais pontos de seleção: consideração abrangente com base nas condições de trabalho
       A seleção criteriosa de medidores de nível ultrassônicos deve girar em torno das seguintes dimensões fundamentais:
Faixa de medição e zonas cegas: A faixa dos produtos convencionais cobre de 0,1 m a 30 m, devendo-se reservar uma margem de segurança de 10% a 20% no momento da seleção. Ao mesmo tempo, é necessário garantir que o nível mais alto do líquido não ultrapasse a altura da zona cega do instrumento, o que é um pré-requisito básico para a medição.
Características do meio: É necessário determinar se o líquido a ser medido é corrosivo, volátil e se contém muita espuma ou sólidos suspensos. Os medidores de nível ultrassônicos realizam medições sem contato, de modo que meios corrosivos não exigem tratamento especial, mas requerem a seleção de sondas feitas de materiais resistentes à corrosão; no entanto, uma grande quantidade de espuma absorverá e dispersará as ondas ultrassônicas, resultando em ecos instáveis ou até mesmo na impossibilidade de medição.
Condições ambientais: A faixa de temperatura de operação dos modelos convencionais é de -20 ℃ a 60 ℃, e condições extremas de operação podem atingir de -40 ℃ a 85 ℃; a pressão geralmente precisa estar abaixo de 0,3 MPa. Uma seleção direcionada é necessária para ambientes com alta temperatura, alta pressão, poeira intensa e forte interferência eletromagnética.
Espaço de instalação: A sonda deve estar alinhada verticalmente com o nível do líquido, evitando obstáculos como paredes de tanques, misturadores e tubulações, e a distância até a parede do tanque geralmente deve ser superior a 0,3 metros.

3, Cenários Aplicáveis e Não Aplicáveis
Cenários aplicáveis: Os medidores de nível ultrassônicos são mais adequados para uso em temperatura ambiente, pressão atmosférica, nível de líquido calmo e sem fortes interferências. As aplicações típicas incluem tanques de tratamento de esgoto, estações de tratamento de água, monitoramento hidrológico e conservação de água, tanques de armazenamento de ácidos e bases, tanques de alimentos e bebidas, etc. Para meios altamente corrosivos e de alta viscosidade, suas características de não contato oferecem vantagens naturais.
Cenário não aplicável: As limitações também são claras. Em primeiro lugar, não podem ser usados em ambientes de vácuo — o ultrassom é uma onda mecânica que necessita de um meio para se propagar. Em segundo lugar, altas temperaturas e altas pressões não são adequadas. De modo geral, o limite superior de tolerância de temperatura é de 80 ℃, e deve-se ter cautela quando a pressão ultrapassar 0,4 MPa. Em terceiro lugar, no caso de meios fortemente voláteis (como ácido sulfúrico fumegante e ácido nítrico) e grande quantidade de espuma e poeira, a onda sonora será seriamente atenuada ou absorvida, e o erro de medição será grande ou tornará a medição inválida. Em quarto lugar, grandes tanques de armazenamento, como tanques de teto flutuante interno, possuem um longo alcance, e os medidores de nível ultrassônicos normalmente têm um alcance de 3 a 15 metros, o que é difícil de atender. Em quinto lugar, variações frequentes de temperatura também podem afetar a precisão devido a flutuações na velocidade do som.